연질 공압 로봇은 뇌졸중 후 손 재활을 위한 뇌 네트워크의 그래프 이론 지표를 변조합니다.

우리는 뇌졸중 환자의 뇌 네트워크 역학을 조절하는 프로그래머블 소프트 공압 로봇의 실현 가능성을 조사했습니다. 다양한 인간-로봇 상호작용 방식과 fNIRS 기반 그래프 이론 분석이 사용됩니다. 시작하려면 로봇 시스템을 켜고 두 개의 에어 펌프 전원 케이블을 전원 콘센트와 소프트 공압 장갑에 연결하세요.

참가자가 소프트 공압 로봇을 영향을 받은 손에 착용하도록 도와 손바닥과 손가락에 안전하게 착용하도록 하세요. 벨크로 스트랩을 사용해 엄지손가락 등 쪽에서 손바닥 쪽의 지근 돌출부까지 로봇을 단단히 고정하세요. 이제 제어 인터페이스에서 적절한 팽창/팽창 모드를 선택하세요.

참가자에게 불편함을 주지 않으면서 매개변수 설정을 확인하세요. 연속파 함수 근적외선 분광 시스템을 사용하여 모든 참가자의 데이터를 기록하세요. 690나노미터와 830나노미터 파장의 근적외선 빛을 방출하여 대뇌 피질 아래 2센티미터에서 3센티미터까지 100헤르츠의 샘플링 주파수로 관통합니다.

이제 적절한 크기의 기능성 근적외선 분광 캡을 선택하세요. 센서 번호 라벨을 이마 중앙 약간 위에 위치시키고, 10-20 뇌파 검사 또는 EEG 시스템의 FpZ와 Cz 옵토드를 정렬하세요. 피부와 최적의 접촉을 위해 유연한 헤드밴드를 사용해 감지기와 광원을 고정하세요.

참가자에게 데이터 수집 중에는 머리를 고정하고 눈을 뜨고 조용하고 편안한 상태를 유지하도록 지시합니다. 정식 데이터 수집을 시작하기 전에, 참가자에게 잠들지 않고 조용히 2분간 쉬라고 지시하세요. 기능하는 근적외선 분광 시스템에 연결된 컴퓨터 소프트웨어 인터페이스에서 실험 프로토콜을 선택하세요.

신호 보정을 수행하여 빛 누출을 최소화하고, 75% 이상의 신호 세기와 최소한의 잡음을 목표로 합니다. 보정이 실패하면 센서 위치를 조정하고 다시 보정을 수행합니다. 광극 센서에는 특정 파장에서 근적외선을 방출하고 감지하도록 설계된 발광 다이오드와 광 검출기가 포함되어 있습니다.

소프트웨어 인터페이스에서 대뇌 피질 데이터 기록을 시작하면서 참가자에게 긴장을 풀고 머리를 움직이지 말라고 지시합니다. 무작위 시퀀스에 따라 실험 과제를 시작하고 뇌 산소 공급과 혈역학에 관한 데이터를 지속적으로 수집하세요. 작업이 완료되면 데이터 수집을 중단하고 기록된 실험 데이터를 안전하게 저장하세요.

그 후 뇌 영역 전반에 걸친 옥시헤모글로빈 농도 변화를 시각화하여 3차원 뇌 활성화 지도를 만듭니다. 해부학적 랜드마크와 국제 10-20 시스템을 사용하여 기능적인 근적외선 분광 채널을 해당 뇌 영역에 투사합니다. 마지막으로, 함수형 근적외선 분광 데이터에서 도출된 함수 연결성 행렬에서 군집 계수, 평균 경로 길이, 소형 세계 지수, 전역 효율성, 차수 중심성, 고유벡터 중심성 등 그래프 이론 지표를 추출합니다.

총 10명의 뇌졸중 환자가 연구에 등록되어 무작위 순서로 안정 상태 평가, 느린 모드 로봇 치료, 빠른 모드 로봇 치료를 받았습니다. 소프트 공압 로봇과의 상호작용 후, 군집 계수, 평균 경로 길이, 전역 효율성에서 유의미한 개선이 관찰되었으나, 스몰 월드 지수, 차도 중심성, 고유벡터 중심성은 유의미하게 변하지 않았습니다. 소프트 로봇 치료는 클러스터링 계수, 평균 경로 길이, 전역 효율성 등에서 분산 뇌 네트워크의 위상적 조직을 효과적으로 조절합니다.

이 결과들은 이론적 소프트 로봇 개입이 뇌졸중 재활에서 신경 연결을 향상시키고 뇌 네트워크 재조직을 촉진할 수 있는 잠재력을 강조합니다. 로봇 보조 재활 중재가 뇌졸중 생존자들의 기능적 결과를 향상시키는 것으로 나타났습니다. 이들은 첨단 신경영상 및 계산 기법을 통합하여 환자의 신경생리학적 프로필에 맞춘 중재를 제공해야 합니다.